Vật liệu mới có thể chế tạo như nhựa, nhưng lại có tính dẫn điện như kim loại

Các nhà khoa học của Đại học Chicago Mỹ phát minh ra phương pháp tạo ra một loại vật liệu có thể được chế tạo như nhựa, nhưng dẫn điện tương tự như kim loại.

 Mô phỏng mạng tinh thể. Ảnh minh họa bởi Frank Wegloski/ ScieTech Daily.

Mô phỏng mạng tinh thể. Ảnh minh họa bởi Frank Wegloski/ ScieTech Daily.

Công trình nghiên cứu của nhóm nhà khoa học đã tìm ra phương pháp tạo ra một loại vật liệu mà cấu trúc là các mảnh phân tử lộn xộn và rối loạn, nhưng vẫn có thể dẫn điện rất tốt. Kết quả nghiên cứu được đăng trong một báo cáo khoa học, xuất bản ngày 26/10 trên tạp chí Nature.

Phát hiện này đi ngược lại tất cả các quy tắc về độ dẫn điện, đối với một nhà khoa học, điều này tương tự như việc một chiếc ô tô đang lái trên mặt nước mà vẫn đi được 70 dặm/giờ. Nhưng phát hiện cũng có thể chứng minh là cực kỳ hữu ích. Thông thường, trên hành trình phát minh một vấn đề mang tính cách mạng, quá trình đầu tiên bắt đầu bằng việc khám phá ra một vật liệu hoàn toàn mới.

John Anderson, PGS hóa học tại Đại học Chicago, tác giả cao cấp của công trình nghiên cứu nói: “Về nguyên tắc, phát hiện này mở ra khả năng thiết kế một loại vật liệu hoàn toàn mới dẫn điện, dễ tạo hình và rất bền trong các điều kiện hoạt động hàng ngày.”

“Kết quả của công trình nghiên cứu gợi ý những khả năng mới cho một nhóm vật liệu công nghệ cực kỳ quan trọng,” TS Jiaze Xie tại Princeton, tác giả chính của báo cáo khoa học cho biết.

Không có một lý thuyết vững chắc nào giải thích kết quả này

Trong quá trình sản xuất bất kỳ loại thiết bị điện tử nào, dù đó là iPhone, bảng điều khiển năng lượng mặt trời hay tivi, vấn đề đặt ra đầu tiên là vật liệu dẫn điện. Kim loại như đồng, vàng, nhôm cho đến nay là nhóm chất dẫn điện lâu đời nhất và có nhiều nhất. Khoảng 50 năm trước, các nhà khoa học chế tạo những chất dẫn điện làm từ vật liệu hữu cơ, sử dụng phương pháp xử lý hóa học được gọi là “pha tạp”, rắc các nguyên tử hoặc “tạp chất” khác nhau lên khắp vật liệu. Những vật liệu này linh hoạt hơn và dễ gia công hơn các kim loại thông thường, ưu thế này khiến vật liệu tổng hợp rất hấp dẫn, nhưng có nhược điểm là không ổn định, có thể mất tính dẫn điện nếu tiếp xúc với độ ẩm hoặc nếu nhiệt độ tăng quá cao.

Về nguyên tắc, cả dây dẫn điện kim loại truyền thống và hữu cơ đều có chung một đặc điểm. Cấu trúc vật liệu được tạo thành từ các lớp nguyên tử hoặc phân tử thẳng hàng, xếp khít nhau. Cấu trúc này cho phép các electron dễ dàng di chuyển qua vật liệu tương tự như những chiếc ô tô trên đường cao tốc. Các nhà khoa học cho rằng, vật liệu phải có những hàng thẳng hàng, chỉ có trật tự này mới khiến vật liệu dẫn điện hiệu quả.

Cấu trúc của vật liệu mới. Nguyên tử niken có màu xanh lục, nguyên tử cacbon có màu xám và nguyên tử lưu huỳnh có màu vàng. Ảnh minh họa Xie et al

Cấu trúc của vật liệu mới. Nguyên tử niken có màu xanh lục, nguyên tử cacbon có màu xám và nguyên tử lưu huỳnh có màu vàng. Ảnh minh họa Xie et al

Trong nghiên cứu, TS Xie bắt đầu thử nghiệm với một số vật liệu được phát hiện từ nhiều năm trước, nhưng phần lớn bị bỏ qua. Ông xâu chuỗi các nguyên tử niken giống như ngọc trai thành một sợi dây xuyên qua các hạt phân tử làm từ cacbon và lưu huỳnh và bắt đầu thử nghiệm.

Trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, vật liệu này dẫn điện dễ dàng và mạnh mẽ. Đồng thời vật liệu rất ổn định. “Chúng tôi đã đốt nóng, làm lạnh, cho tiếp xúc với không khí và độ ẩm, thậm chí nhỏ axit và bazơ vào nhưng không có gì xảy ra,” Xie nói. Điều đó vô cùng quan trọng đối với một thiết bị, hoạt động trong môi trường thực tế.

Nhưng điều đáng chú ý nhất đối với các nhà khoa học là cấu trúc phân tử của vật liệu này bị rối loạn. PGS Anderson nói: “Từ một bức tranh cơ bản, vật liệu này không thể là kim loại. Không có một lý thuyết vững chắc nào để giải thích điều này."

Xie, Anderson cùng các nhà nghiên cứu phòng thí nghiệm làm việc với các nhà khoa học khác xung quanh trường đại học để cố gắng tìm hiểu, cách vật liệu có thể dẫn điện. Sau nhiều thử nghiệm, mô phỏng và nghiên cứu lý thuyết, nhóm nghiên cứu cho rằng, vật liệu mới tạo thành các lớp liên tiếp, giống như các tấm trong món lasagna (mỳ nướng kiểu Ý). Ngay cả khi các lớp quay sang các bên khác nhau, không còn tạo thành một chồng lasagna gọn gàng, những electron vẫn có thể di chuyển theo chiều ngang hoặc chiều dọc, miễn là các lớp chạm vào nhau.

Kết quả cuối cùng là cấu trúc chưa từng có đối với một vật liệu dẫn điện. PGS Anderson nói: “Nó gần giống như Play-Doh (bộ ghép hình) dẫn điện, xếp đặt vào vị trí và vật liệu mới dẫn điện.”

Các nhà khoa học rất hào hứng với kết quả này vì khám phá này cho thấy một nguyên tắc thiết kế mới về cơ bản cho công nghệ điện tử với các lớp vật liệu xếp chồng lên nhau và phát hiện mới này sẽ mở ra những công nghệ mới.

Một trong những đặc điểm hấp dẫn của vật liệu là các lựa chọn mới để chế tạo. Ví dụ như kim loại thường phải được nấu chảy để chế tạo thành hình dạng phù hợp cho một con chip hoặc thiết bị. Yêu cầu này hạn chế những gì có thể tạo ra với chúng, vì những thành phần khác của thiết bị phải có khả năng chịu nhiệt cần thiết để xử lý những vật liệu này trong quá trình chế tạo.

Phòng thí nghiệm Anderson tại Đại học Chicago. Nguồn: Ảnh của John Zich / Đại học Chicago

Phòng thí nghiệm Anderson tại Đại học Chicago. Nguồn: Ảnh của John Zich / Đại học Chicago

Vật liệu mới không có hạn chế như vậy do có thể được chế tạo ở nhiệt độ phòng. Vật liệu mới có thể được sử dụng khi nhu cầu về một thiết bị hoặc các phần của thiết bị có thể chịu nhiệt, axit hoặc kiềm, hoặc độ ẩm, điều đã hạn chế những lựa chọn phát triển công nghệ mới của các kỹ sư. Với phương pháp này, có thể chế tạo ra các vật liệu dẫn điện bằng phương pháp in 3D, cho phép tạo đường điện trên bề mặt bất cứ vật liệu nào, không cần thiết phải có các bảng mạch vững chắc gây ô nhiễm môi trường.

Nhóm nghiên cứu hiện đang khám phá các dạng và chức năng khác nhau của vật liệu này. TS Xie nói: “Chúng tôi có thể làm cho vật liệu thành 2D hoặc 3D, xốp hoặc thậm chí đưa vào các chức năng khác mà không ảnh hưởng đến độ dẫn điện, sử dụng phương pháp thêm vào các trình liên kết hoặc nút khác nhau.”

KHĐS

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục

Bài cuối: Từ “chính quyền số” đến “xã hội số” - Khi người dân trở thành trung tâm của chuyển đổi số

Bài cuối: Từ “chính quyền số” đến “xã hội số” - Khi người dân trở thành trung tâm của chuyển đổi số

Sau hơn một năm rưỡi triển khai Nghị quyết số 57-NQ/TU, Lào Cai đã xây dựng nền tảng chính quyền số, đồng thời từng bước đưa công nghệ đi vào đời sống. Từ giải quyết thủ tục hành chính, khám chữa bệnh, sản xuất, kinh doanh đến thanh toán điện tử... chuyển đổi số đang hiện diện rõ nét trong những nhu cầu thiết thực của người dân. Đó cũng là thước đo quan trọng nhất của quá trình chuyển đổi số: công nghệ phục vụ con người và vì con người.

Bài 2: Dữ liệu trở thành hạ tầng của chính quyền hiện đại

Bài 2: Dữ liệu trở thành hạ tầng của chính quyền hiện đại

Nếu dấu ấn đầu tiên của Nghị quyết số 57-NQ/TW trong vận hành chính quyền địa phương hai cấp là sự thay đổi trong tư duy của đội ngũ cán bộ thì bước chuyển tiếp theo chính là thay đổi phương thức quản trị. Trong mô hình mới, dữ liệu không còn là sản phẩm của chuyển đổi số hay những kho lưu trữ riêng lẻ, mà đang trở thành hạ tầng kết nối toàn bộ hoạt động điều hành.

Bài 1: Đổi mới tư duy - Nền tảng vận hành chính quyền địa phương hai cấp

Bài 1: Đổi mới tư duy - Nền tảng vận hành chính quyền địa phương hai cấp

Ngày 01/7/2025, cùng với cả nước, Lào Cai chính thức vận hành mô hình chính quyền địa phương hai cấp sau khi hoàn thành sắp xếp đơn vị hành chính. Từ 319 xã, phường, thị trấn, toàn tỉnh được tổ chức lại còn 99 xã, phường; cấp huyện kết thúc hoạt động, mở ra mô hình quản trị mới với quyền hạn và trách nhiệm được chuyển mạnh về cơ sở.

Nâng cao hiệu quả lưu trữ nhờ chuyển đổi số

Nâng cao hiệu quả lưu trữ nhờ chuyển đổi số

Trong kho lưu trữ của Trung tâm Dịch vụ tổng hợp Nội vụ tỉnh có những hồ sơ đã được lưu giữ hàng chục năm, thậm chí lâu hơn. Mỗi trang tài liệu đều ghi lại những dấu mốc quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của địa phương. Theo thời gian, những tư liệu quý ấy cũng đứng trước nguy cơ xuống cấp. Vì vậy, đẩy mạnh số hóa tài liệu đang trở thành giải pháp quan trọng nhằm bảo quản lâu dài, nâng cao hiệu quả lưu trữ và phát huy giá trị nguồn tư liệu lịch sử.

Hiện đại hóa công tác quản lý sinh hoạt hè thanh thiếu nhi

Hiện đại hóa công tác quản lý sinh hoạt hè thanh thiếu nhi

Từ đầu hè năm 2026, công tác quản lý sinh hoạt hè của thanh thiếu nhi trên địa bàn phường Lào Cai đã có bước chuyển mạnh mẽ khi được thực hiện hoàn toàn trên nền tảng số. Mô hình không chỉ giúp giảm đáng kể thủ tục hành chính mà còn tạo sự kết nối chặt chẽ giữa nhà trường, gia đình và địa phương trong quản lý, giáo dục thanh thiếu nhi.

Đẩy nhanh tiến độ Chiến dịch 120 ngày đêm hoàn thiện dữ liệu đất đai

Đẩy nhanh tiến độ Chiến dịch 120 ngày đêm hoàn thiện dữ liệu đất đai

Thực hiện Chiến dịch 120 ngày đêm về đo đạc, lập bản đồ địa chính, lập hồ sơ địa chính và hoàn thiện cơ sở dữ liệu đất đai, các địa phương trên địa bàn tỉnh đang tập trung cao độ cho công tác rà soát, chuẩn hóa, làm sạch và cập nhật dữ liệu đất đai, phấn đấu hoàn thành các chỉ tiêu, nhiệm vụ được giao theo đúng tiến độ.

Đoàn Cụm thi đua số 1 ngành Tổ chức xây dựng Đảng tham quan mô hình "Thôn số" tại xã Bát Xát

Đoàn Cụm thi đua số 1 ngành Tổ chức xây dựng Đảng tham quan mô hình "Thôn số" tại xã Bát Xát

Chiều 03/7, xã Bát Xát đón Đoàn công tác Cụm thi đua số 1 ngành Tổ chức xây dựng Đảng gồm Ban Tổ chức các tỉnh, thành ủy: Hà Nội, Phú Thọ, Sơn La, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Cao Bằng, Lai Châu, Điện Biên và Lào Cai đến tham quan, khảo sát mô hình "Thôn số" tại thôn Bát Xát 3.

Nậm Có nỗ lực thu hẹp khoảng cách số

Nậm Có nỗ lực thu hẹp khoảng cách số

Nậm Có - xã vùng cao đặc biệt khó khăn của tỉnh, với hơn 98% dân số là đồng bào dân tộc thiểu số, chuyển đổi số không bắt đầu từ những công nghệ hiện đại hay nền tảng phức tạp, mà từ những điều rất cơ bản: có điện để sử dụng thiết bị, có sóng để kết nối và có người “cầm tay chỉ việc” giúp người dân làm quen với điện thoại thông minh.

Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy, Chủ tịch HĐND tỉnh Hoàng Giang: “Chuyển đổi số phải bắt đầu từ nhu cầu thực tiễn của người dân và doanh nghiệp”

Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy, Chủ tịch HĐND tỉnh Hoàng Giang: “Chuyển đổi số phải bắt đầu từ nhu cầu thực tiễn của người dân và doanh nghiệp”

Thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị, Lào Cai xác định chuyển đổi số phải bắt đầu từ nhu cầu thực tiễn của người dân và doanh nghiệp. Với cách tiếp cận lấy cơ sở làm trọng tâm, tỉnh đang từng bước đưa khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số vào từng lĩnh vực của đời sống, góp phần nâng cao hiệu quả quản trị và tạo động lực phát triển kinh tế - xã hội.

Hợp đồng lao động điện tử từ 1/7: Doanh nghiệp cần chuẩn bị gì?

Hợp đồng lao động điện tử từ 1/7: Doanh nghiệp cần chuẩn bị gì?

Từ ngày 1/7/2026, quy định về hợp đồng lao động điện tử chính thức được áp dụng theo Nghị định 337/2025/NĐ-CP và Thông tư 08/2026/TT-BNV. Không chỉ có giá trị pháp lý tương đương hợp đồng giấy, mô hình mới còn yêu cầu doanh nghiệp chuẩn bị hạ tầng số, chữ ký số, tài khoản định danh điện tử và quy trình quản lý dữ liệu để bảo đảm việc...

Gỡ “điểm nghẽn” thông tin ở vùng cao Phình Hồ

Gỡ “điểm nghẽn” thông tin ở vùng cao Phình Hồ

Trong thời đại số, thông tin liên lạc không chỉ phục vụ nhu cầu kết nối mà còn trở thành hạ tầng thiết yếu cho phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo quốc phòng - an ninh, triển khai dịch vụ công, thúc đẩy chuyển đổi số và nâng cao hiệu quả công tác phòng, chống thiên tai. Tuy nhiên, tại một số khu vực của xã vùng cao Phình Hồ, những “điểm lõm sóng”, “vùng trắng sóng” vẫn đang là rào cản đối với sự phát triển của địa phương và đời sống người dân.

Lào Cai: Tọa đàm, chia sẻ kinh nghiệm chuyển đổi số trong công tác xây dựng Đảng

Lào Cai: Tọa đàm, chia sẻ kinh nghiệm chuyển đổi số trong công tác xây dựng Đảng

Sáng 25/6, Đảng ủy Các cơ quan Đảng tỉnh Lào Cai tổ chức Tọa đàm với chủ đề “Chuyển đổi số trong công tác xây dựng Đảng tại Đảng bộ Các cơ quan Đảng tỉnh”. Đồng chí Lê Thị Thanh Bình - Ủy viên Ban Chấp hành Đảng bộ tỉnh, Phó Bí thư Đảng ủy Các cơ quan Đảng tỉnh chủ trì tọa đàm.

120 người được tập huấn nâng cao năng lực về đổi mới sáng tạo

120 người được tập huấn nâng cao năng lực về đổi mới sáng tạo

Sáng 25/6, Sở Khoa học và Công nghệ khai giảng lớp tập huấn nâng cao năng lực về đổi mới sáng tạo, khởi nghiệp sáng tạo trên địa bàn tỉnh Lào Cai năm 2026 cho 120 học viên là cán bộ, công chức, viên chức các sở, ngành, địa phương quản lý trực tiếp lĩnh vực khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo.

fb yt zl tw